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图3-8 80C51单片机对外三总线构成
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四个I/O端口P0、P1、P2、P3的作用总结： P2口负责输出高8位地址， P0口以分时方式承担输出低8位地址信息和数据输入/输出的 双重任务。 P3口则作为和外设沟通的控制线， P1口可随意用作I/O口。 51系列单片机的对外三总线总结： AB(地址总线)： P2口负责高8位地址， P0口输出低8位地址。 DB(地址总线)： P0口作为8位数据输入/输出口。 CB(地址总线)： P3口作为和外设沟通的控制线。
各个子系列所含有的芯片型号及其硬件资源的区别如表3-1所示。
片内 RAM 128B 128B 128B 256B 256B 定时器/计数 中断源数量 器 2×16位 2×16位 2×16位 3×16位 3×16位 5 5 5 6 6
MCS-51系列
型号 8031
片内ROM 无 4KB掩膜ROM 4KB EPROM 无 8KB掩膜ROM
51子序列 (基本型)
8051 8751 8032 8052
52子序列 (增强型)
在不同型号的MCS-51系列单片机中，除片内存储器(ROM、RAM) 容量与种类、定时器/计数器的个数、中断源的数量有所不同外， 指令系统和芯片引脚是完全兼容的。
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80C51单片机引脚主要分为主电源引脚、外接晶体 引脚 、输入／输出引脚与控制引脚四类，以PDIP 封装的单片机为例，引脚介绍如下： 1. 主电源引脚(2条) 2. 外接晶体引脚(2条) 3. 输入/输出（I/O）引脚(32条) 4. 控制引脚(4条)
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3. 并行输入/输出端口(I/O口)
80C51片内有4个8位的I/O接口：P0、P1、P2和P3，每个I/O接 口内部都有一个8位锁存器和一个8位驱动器，既可用作输出 口，也可用作输入口。 80C51单片机没有专门的I/O口操作指令，而是把I/O口当作寄 存器使用，通过传送指令实现数据的输入和输出操作。
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80C51单片机引脚功能总结：
1) 单片机功能多，引脚数少，致使许多引脚具有第二功能。 2) 单片机对外三总线的构成： 80C51单片机对外三总线构成如图3-8所示。由P2、P0组成16 位地址总线，P2作为高8位地址总线A8～A15，P0作为低8位 地址总线A0～A7。因是16位地址线，所以片外存储器的寻址 范围达到64K字节。 由P0分时复用为数据总线。 PSEN 、 EA 与P3口中引脚组成控制总线。 由ALE、RST、
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(3) 堆栈及数据缓冲区(30H~7FH) 51子系列的内部RAM的堆栈及数据缓冲区共有80个单元， 字节地址范围为30H～7FH，52子系列的内部RAM的堆栈 及数据缓冲区共有208个单元，字节地址范围为30H～FFH， 用于存放用户数据或作为堆栈区使用。 堆栈区是存储器中一个特殊的存储区，数据按照“先进后出”或 “后进先出”的方式进行存取操作。
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(4) 特殊功能寄存器 特殊功能寄存器SFR(Special Function Register)也称专用寄存器 (不包括PC)，主要用于管理片内和片外的功能部件，如定时器/ 计数器、中断系统、I/O接口等。 SFR的编址从80H～FFH，但是并没有128个，只有21个（51子系 列）或26个（52子系列），在80H-FFH之间离散分布。 每个SFR都分配有符号名和字节地址，可对其进行直接寻址。 表3-10是特殊功能寄存器一览表，其中字节地址能够被8整除的 SFR(字节地址的末位是0或8H)每一位都具有位名称和位地址， 能够进行位寻址。
PSW.0
— P
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PSW.7 Cy AC F0 RS1 RS0 OV —
PSW.0 P
(1) 进位标志位 Cy(PSW.7) ： 8 位加法（减法）运算时，如果运算结果 的最高位D7有进位（借位），则C=1，否则C＝0 C也为位累加器 (2)辅助进位标志位Ac(PSW.6): 8位加法运算时，如果低半字节的最高位 D3有进位，则 AC＝1，否则AC＝0；8位减法运算时，如果D3有借位， 则AC＝1，否则AC＝0。 Ac在作BCD码运算时有用 (3)软件标志F0(PSW.5) :是用户定义的一个状态标志。
组, 每组有8个工作寄存器R0～R7, 共32个内部RAM单元。
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同一时刻只有一个组工作，CPU根据程序状态字寄存器PSW中 的RS0和RS1的值(由用户设定)来选择当前的工作组，如表3-8 所示 。 表3-8 工作寄存器地址表
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(2) 位寻址区(20H~2FH) 位寻址区共有16字节，128位，位地址为00H~7FH。 CPU能直接寻址这些位，进行置1、清0、求“反”、传送 和
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3.3 80C51系列单片机的编程结构
编程结构，即是从编程人员角度所看到的单片机 内部结构，该结构便于人们从软件编程的角度去了 解单片机系统的操作和运行。 80C51系列单片机的编程结构包括中央处理器 (CPU)、 内部存储器(ROM、RAM)、并行I/O接口、片内外设 (定时器/计数器、中断系统、串行口)、振荡器等部 分，各部分之间通过片内总线进行连接。80C51系列 单片机内部采用单总线结构，地址、数据与控制信息 21:52 12 都通过一组总线流通。
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1) 累加器A(Accumulator) A是8位寄存器，是最常用的寄存器。
2) 寄存器B
寄存器B是8位寄存器，是专门为乘除法指令设计的。 3) 程序状态字PSW (Program Status Word) 程序状态字PSW是8位寄存器，用于存放程序运行的状态信息。
PSW.7
Cy AC F0 RS1 RS0 OV
逻辑运算等位操作，这就是我们常说的80C51单片机所具有
的布尔处理功能。在程序设计时，还常常将这些位用作软件 标志位。
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注意：
① 位寻址区的存储单元既有字节地址又有位地址，因 此既可作为一般存储单元进行字节寻址，也可对它 们进行位寻址。 ② 位寻址区的位地址范围为00H~7FH，字节地址范 围是20H~2FH，有地址重叠现象，进一步观察还可 发现，内部RAM低128个单元的字节地址范围也为 00H~7FH，整个存储区的地址都是重叠的，但 80C51单片机专门为位操作设置了一类指令，因此 在实际应用中可以通过指令的类型来区分字节地址 和位地址。
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片内数据存储器为随机存取存储器，用于存放可读写的数据， 常称为片内RAM。80C51系列单片机的片内RAM共有128/256B。
片内程序存储器为只读存储器，用于存放程序指令、常数及数据 表格，常称为片内ROM。80C51系列单片机内部有0/4/8KB的 ROM。用于存放程序，也可以存放一些原始数据和表格等。
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2. 内部存储器
80C51系列单片机的存储器有片内和片外之分。 片内存储器集成在芯片内部； 片外存储器（外部存储器)是专用的存储器芯片，需要通过单 片 机引脚提供的三总线(即AB、DB和CB）与80C51连接。 无论片内还是片外存储器，都可分为程序存储器和数据存储器。 由于80C51单片机采用哈佛结构，因此程序存储器和数据存储 器相互独立，有各自的寻址空间。
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(3) P2口（21脚～28脚）：P2口的8条引脚也有两种不同的 功能： 1) 准双向输入／输出接口，每一位也可独立控制。
2) 在接有片外存储器或扩展I／O接口时，P2口作为高8位地
址总线。
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(4) P3口（10脚～17脚）：P3口的8条引脚也有两种不同的功能： 1) 准双向输入／输出接口，每一位同样可独立控制。
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1. 主电源引脚(2条)
VCC（40脚）和GND（20脚）：分别接电源的正端和地端。 不同型号单片机接入对应电压的电源，常压为+5V、低压为 +3.3V。
2. 外接晶体引脚(2条)
XTAL1（19脚）、XTAL2（18脚）：XTAL1为片内振荡电 路的输入端，XTAL2为片内振荡电路的输出端。80C51单片 机的时钟有两种方式，一种是片内时钟振荡方式，需在这两 个脚外接石英晶体和振荡电容；另一种是外部时钟方式，即 将XTAL1接地，外部时钟信号从XTAL2脚输入。
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4. 片内外设
(1) 定时器/计数器 51子序列单片机中有两个16位的定时器/计数器，用于实现定 时或外部计数的功能。 (2) 中断系统 中断系统的主要作用是对来自单片机内部或外部的中断请求进 行处理，完成中断源所要求的任务。 51子系列共有5个中断源，其中外部中断源有2个，内部中断源 有3个：2个定时器/计数器中断源和1个串行口中断源。全部中 断可分为高级和低级两个优先级别。 (3) 串行口 80C51单片机有一个全双工可编程串行口，用于实现单片机与外 部设备之间的串行数据传送。
2) 作为低8位的地址/数据复用总线。
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(2) P1口（1脚～8脚）：分别为P1.0～P1.7，其中P1.7为最 高位，P1.0为最低位。P1口引脚也有两种不同的功能： 1) 作为准双向I/O口使用。
2) 对52子序列单片机，P1.0引脚的第二功能为T2定时器/计
数器的外部输入，P1.1引脚的第二功能为T2EX捕捉、重装 触发，即T2的外部控制端。
1. 中央处理器 (CPU)
80C51系列单片机是8位CPU，它是整个单片机的核心部件， 主要完成运算和控制功能，由运算器和控制器组成。 (1) 运算器 运算器由算术逻辑单元（ALU）、累加器A（Accumulator )、 暂存器TMP以及程序状态字PSW组成，用于算术运算和逻辑 运算。 (2) 控制器 控制器由程序计数器PC(Program Counter)、指令寄存器 IR(Instruction Register)、指令译码器ID( Instruction Decoder) 、定时与控制电路等部分组成使单片机各部分协调工作，从而 完成指令规定的操作。